在如今的制造業(yè)中，追求高精度、高效率、低成本的加工方式已經(jīng)成為行業(yè)共識。而水導(dǎo)激光技術(shù)的出現(xiàn)，如同在平靜的湖面投下一顆石子，激起了層層漣漪，為傳統(tǒng)加工方式帶來了顛覆性的變革。
一、什么是水導(dǎo)激光
水導(dǎo)激光，顧名思義，就是利用水作為媒介引導(dǎo)激光進行加工的一種技術(shù)。它巧妙地結(jié)合了激光加工的高精度、深聚焦以及水射流加工的柔性、冷卻等優(yōu)勢，創(chuàng)造出一種兼具兩者優(yōu)點的新型加工方式。
在水導(dǎo)激光加工中，激光能量并不像“干激光”那樣直接作用于工件表面，而是通過水流傳遞至工件。水流在這里可視作一根玻璃光纖，激光在水流中以類似光纖傳導(dǎo)的方式精確、高效地被傳輸至指定區(qū)域。一旦穩(wěn)定的水射流與工件表面接觸，水射流引導(dǎo)的激光能量便會被材料表面吸收，從而引發(fā)燒蝕區(qū)域的材料熔化、蒸發(fā)。在此過程中，水射流的沖擊力遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)水射流加工，水流的主要作用是傳導(dǎo)激光，同時帶走加工產(chǎn)生的廢料，并保持工件表面處于較低溫狀態(tài)，以保護其結(jié)構(gòu)不受損傷。穩(wěn)定的水射流在不超過水的擊穿閾值的情況下，能夠耦合不同波長和脈寬的激光，并在適當(dāng)?shù)墓ぷ骶嚯x內(nèi)作用于多種材質(zhì)的工件表面，從而滿足廣泛的生產(chǎn)需求。
二、水導(dǎo)激光的工作原理
1、激光與水界面的相互作用：
激光從空氣進入水介質(zhì)時，會經(jīng)歷折射、散射和反射等過程，水的折射率使激光在界面上得到控制，有助于減少激光束的發(fā)散，從而確保能量能夠集中傳遞至工件。同時水與激光相互作用的這種特性可以避免激光在空氣中傳輸時能量的過多衰減。
2、水流內(nèi)的激光模態(tài)控制：
由于激光在水射流中傳播時，水流的形態(tài)、速度和厚度會影響激光束的模態(tài)。通過控制水流的流速和形態(tài)，可以調(diào)節(jié)激光的模式，從而影響激光的焦點和分布。對激光模態(tài)的精確控制可以進一步優(yōu)化能量在工件上的分布，以滿足微結(jié)構(gòu)的加工需求。
3、液體介質(zhì)對激光波形的優(yōu)化：
在水導(dǎo)激光中，水介質(zhì)具有一定的自愈合能力，能在激光脈沖間隔期間快速恢復(fù)傳輸通道。特別是對于高頻脈沖激光，水射流的自愈特性確保了激光束的穩(wěn)定傳輸，同時避免了高頻激光對水流形態(tài)的損耗影響。
三、水導(dǎo)激光的優(yōu)勢
1、高精度： 水流引導(dǎo)激光束到達(dá)目標(biāo)位置，有效減少激光散射，提高加工精度，可實現(xiàn)微米級加工。
2、深聚焦： 水流對激光束的引導(dǎo)作用，可以突破空氣介質(zhì)的限制，實現(xiàn)更深焦距的激光加工。
3、無毛刺： 高速水流的沖刷作用，可以去除加工過程中產(chǎn)生的毛刺，提高表面質(zhì)量。
4、適用范圍廣： 可以加工金屬、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等多種材料，尤其適用于傳統(tǒng)激光難以加工的材料，如鈦合金、鎳基合金等。
5、環(huán)保高效： 水是良好的冷卻劑和潤滑劑，可以提高加工效率，降低能耗，并且水可循環(huán)利用，更加環(huán)保。
水導(dǎo)激光技術(shù)的出現(xiàn)，為制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，水導(dǎo)激光的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)絹碓綇V泛，為推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
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